DE102006005448A1 - Raster microscopy method involves adjusting transducer according to reflected acoustic signals to obtain maximum amount of reflected acoustic signals - Google Patents

Raster microscopy method involves adjusting transducer according to reflected acoustic signals to obtain maximum amount of reflected acoustic signals Download PDF

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Abstract

A transducer (4) performs double scanning of places in a sample (2) by emitting acoustic signals towards the sample. Acoustic signals reflected from the sample are detected by a piezoelectric transducer layer in the transducer, received by an analog to digital converter (10) and demodulated. The transducer is adjusted based on the reflected acoustic signals to obtain the maximum amount of reflections.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur akustischen Rastermikroskopie. Im Besonderen betrifft die Erfindung ein Verfahren zur simultanen Erfassung von akustischen Bildern. Mit dem erfindungsgemäßen Scanner ist es möglich, simultan verschiedene Bereiche einer Probe zur erfassen, Bilder darzustellen und zu analysieren.The The invention relates to a method for acoustic scanning microscopy. In particular, the invention relates to a method for simultaneous Capture of acoustic images. With the scanner according to the invention Is it possible, simultaneously capture different areas of a sample, images represent and analyze.

Ferner betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur akustischen Rastermikroskopie.Further The invention relates to a device for acoustic scanning microscopy.

Ultraschall-Mikroskope, bei denen eine Probe 2-dimensional mittels Ultraschall abgerastert wird und die hindurch gelassenen oder reflektierten Schallwellen verarbeitet werden, um daraus ein Bild zu erzeugen, sind aus dem Stand der Technik, wie z. B. JP-PS No. 59-44 582 und JP-OS No. 58-1 06 453, bekannt.Ultrasonic microscopes, in which a sample is scanned 2-dimensionally by means of ultrasound and the transmitted or reflected sound waves be processed to produce a picture of it are from the Prior art, such. B. JP-PS No. 59-44 582 and JP-OS no. 58-1 06 453, known.

Die internationale Patentanmeldung WO 01/86281 A1 offenbart ein Ultraschall-Mikroskop, welches 3-dimensionale Bilder einer Probe liefert. Dabei ist die Bilderzeugung zerstörungsfrei und man erhält dadurch Informationen über den inneren Aufbau einer Probe. Die Bilder dienen zur Analyse oder Überwachung von Materialien, Elektronikkomponenten, Mechaniken und leisten Dienste bei der medizinischen Anwendung.The International Patent Application WO 01/86281 A1 discloses an ultrasonic microscope, which Provides 3-dimensional images of a sample. Here is the imaging destructively and you get this information about the internal structure of a sample. The images are for analysis or monitoring of materials, electronic components, mechanisms and render services in medical use.

Der oben beschriebene Stand der Technik ist jedoch nicht für eine schelle Datenaufnahme der zu untersuchenden Proben ausgelegt. Hinzu kommt, dass ebenfalls der Durchsatz der mit den Vorrichtungen des Standes der Technik begrenzt ist.Of the However, the above-described prior art is not for a loop Data recording of the samples to be examined designed. In addition, that also the throughput of the devices of the prior Technology is limited.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur akustischen Rastermikroskopie zu schaffen, das die Messzeit pro Probe reduziert und dabei eine sichere Detektion ermöglicht.Of the Invention is based on the object, a method for acoustic Scanning microscopy, which reduces the measurement time per sample while allowing a safe detection.

Die Aufgabe wird durch ein Verfahren gelöst, das die Merkmale des Anspruchs 1 umfasst.The Task is solved by a method which has the features of the claim 1 includes.

Der Erfindung liegt ferner die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur akustischen Rastermikroskopie zu schaffen, die die Messzeit pro Probe reduziert und dabei eine sichere Detektion ermöglicht.Of the Invention is also the object of a device for acoustic scanning microscopy to create the measuring time per Reduced sample while allowing a safe detection.

Die objektive Aufgabe wird durch eine Vorrichtung zur akustischen Rastermikroskopie gelöst, die die Merkmale des Anspruchs 8 umfasst.The objective task is achieved by a device for acoustic scanning microscopy solved that the features of claim 8 comprises.

Das Verfahren zur akustischen Rastermikroskopie ist von Vorteil, wenn mindestens zeitlich parallel eine doppelte Abrasterung von unterschiedlichen Probenstellen einer Probe erfolgt, wobei die unterschiedlichen Probenstellen von jeweils einem Transducer oder akustischen Objektiv mit akustischen Signalen bestrahlt werden. Die von einem Element in der Probe an den unterschiedlichen Probenstellen hindurch gelassenen und/oder reflektierten akustischen Signale werden durch eine piezoelektrische Wandlerschicht des jeweiligen Transducers detektiert. Durch einen AD-Wandler werden die akustischen Signale demoduliert. Die jeweiligen Transducer werden derart verstellt, dass die Transducer ein Signalmaximum der von dem Element reflektierten akustischen Signale registrieren. Die so erhaltenen Daten werden bezüglich des zu detektierenden Elements simultan aufgezeichnet.The Acoustic scanning microscopy method is advantageous when at least parallel in time a double scanning of different sample sites a sample is carried out with the different sample sites of each a transducer or acoustic lens with acoustic Signals are irradiated. The from an item in the sample let pass the different sample points and / or reflected acoustic signals are transmitted through a piezoelectric Transducer layer of the respective transducer detected. Through a AD converters demodulate the acoustic signals. The respective ones Transducers are adjusted so that the transducers have a signal maximum of register acoustic signals reflected from the element. The data thus obtained will be relative to the one to be detected Elements recorded simultaneously.

Mit mindestens zwei Transducern wird die Probe in X-Y-Richtung abgescannt. Die Probe wird dabei Pixel für Pixel und Zeile für Zeile abgescannt, so dass die gesamte Fläche der Probe erfasst wird.With At least two transducers are scanned in the X-Y direction. The sample becomes pixels for Pixel and line for Scanned line so that the entire surface of the sample is detected.

Zum Einstellen des Signalmaximums der vom Element hindurch gelassenen und/oder reflektierten akustischen Signale werden die mindestens zwei Transducer in Z-Richtung verstellt. Die Verstellung der mindestens zwei Transducer erfolgt unabhängig voneinander über einen motorischen Antrieb in Z-Richtung.To the Set the maximum signal of the element passed through and / or reflected acoustic signals become the at least two Adjusted transducer in Z-direction. The adjustment of at least Two transducers are independent over each other a motor drive in the Z direction.

Die Vorrichtung zur akustischen Rastermikroskopie ist von Vorteil, da mindestens zwei Transducer auf einer Verfahreinheit in Wirkstellung zu einer Probe angeordnet sind. Die Verfahreinheit verfährt die mindestens zwei Transducer in einer Ebene. Ferner sind Mittel vorgesehen, die die mindestens zwei Transducer unabhängig voneinander in einer Richtung senkrecht zu der Ebene verstellen.The Apparatus for acoustic scanning microscopy is advantageous in that at least two transducers on one moving part in operative position are arranged to a sample. The track moves the at least two transducers in one plane. In addition, funds are provided for the at least two transducers are independent in one direction Adjust vertically to the plane.

Die Verfahreinheit verfährt die mindestens zwei Transducer in X-Y-Richtung. Das Mittel zum Verstellen verstellt die mindestens zwei Transducer unabhängig voneinander in Z-Richtung. Das Mittel zum Verstellen der mindestens zwei Transducer umfasst unabhängig voneinander einen motorischen Antrieb.The Track moves the at least two transducers in the X-Y direction. The means for adjusting adjusts the at least two transducers independently in the Z direction. The means for adjusting the at least two transducers comprises independently from each other a motor drive.

Ein Transducer ist ein Master-Transducer und die anderen Transducer sind Slave-Transducer.One Transducer is a master transducer and the other transducers are slave transducers.

Das akustische Rastermikroskop enthält erfindungsgemäß zwei oder mehrere Transducer, die so angeordnet sind, dass sie gleichzeitig verschiedene Stellen oder Punkte einer Probe abrastern können. Die von den verschiedenen Probenstellen der Probe detektierten Signale werden simultan aufgenommen und daraus werden für die Bilddarstellung simultan Daten erzeugt. Es ist möglich, solche Arrays mit mehreren Transducern aufzubauen. Die Vorrichtung enthält weiterhin eine X-Y-Abtastvorrichtung, die gleichzeitig die zwei oder mehreren Transducer im Fokus behalten kann, um diese unabhängig voneinander in die erforderliche Fokuslage zu steuern und zu regeln.The acoustic scanning microscope according to the invention contains two or more transducers, which are arranged so that they can simultaneously scan different points or points of a sample. The signals detected by the various sample sites of the sample are recorded simultaneously and from this data are simultaneously generated for the image display. It is possible to build such arrays with multiple transducers. The apparatus further includes an XY scanner, which simultaneously be able to keep focus on the two or more transducers in order to independently control and regulate them in the required focus position.

Das akustische Rastermikroskop enthält erfindungsgemäß des Weiteren ein spezielles Dual-Autofokus-System, welches für zwei oder mehrere Transducer die Signalamplitude der reflektierten akustischen Signale aus dem Probeninneren ermittelt, wobei zunächst mit einem Transducer, dem so genannten Master-Transducer fokussiert wird und dann die Daten auf die Slave-Transducer übertragen werden, wobei diese nach einem speziellen Algorithmus den Vorgang unabhängig voneinander durchführen.The contains acoustic scanning microscope According to the invention further a special dual autofocus system, suitable for two or more transducers the signal amplitude of the reflected acoustic signals from the Sample inside, starting with a transducer, the so-called master transducer is focused and then the Data is transferred to the slave transducers, these being independent of each other according to a special algorithm carry out.

Die Master-Slave-Konfiguration für die simultane Datenaufnahme besteht aus einem Master Ultraschallmikroskop mit dem n Untermikroskope verbunden werden können. Die erfindungsgemäße X-Y-Z-Scan-Mechanik bewegt das Transducer-Array Zeile für Zeile, Pixel für Pixel über die Probenoberfläche und zeichnet dabei Daten simultan auf.The Master-slave configuration for the simultaneous data acquisition consists of a master ultrasonic microscope can be connected to the n sub-microscopes. The inventive X-Y-Z-scan mechanism moves the transducer array line by line, pixel by pixel sample surface and records data simultaneously.

Mit Hilfe des Verfahrens und der Vorrichtung können beispielsweise Wafer bis zu 300 mm Durchmesser und Proben bis 320 mm Breite, 200 mm Länge und 45 mm Höhe untersucht werden. Die Ultraschallfrequenz liegt im Bereich von bis zu 500 MHz mit Transducern von 3 MHz bis 400 MHz.With For example, wafers can be used to aid the process and the device to 300 mm diameter and samples up to 320 mm wide, 200 mm long and 45 mm height to be examined. The ultrasonic frequency is in the range of up to 500 MHz with transducers from 3 MHz to 400 MHz.

In besonderer Ausführung kommen 2 × 500 MHz rf-Interfaces für Transducer bis 400 MHz zum Einsatz.In special design come 2 × 500 MHz rf interfaces for Transducers up to 400 MHz are used.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung können den Unteransprüchen entnommen werden.Further advantageous embodiments of the invention can be taken from the subclaims.

In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand schematisch dargestellt und wird anhand der Figuren nachfolgend beschrieben. Weitere Einzelheiten, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen. Dabei zeigt:In the drawing of the subject invention is shown schematically and will be described below with reference to the figures. More details, Aspects and advantages of the present invention will be apparent the following description with reference to the drawings. Showing:

1 eine schematische Darstellung der prinzipiellen Funktionsweise eines Ultraschallmikroskops für die Übertragung des Schallpulses auf die Probe; 1 a schematic representation of the basic operation of an ultrasonic microscope for the transmission of the sound pulse to the sample;

2 eine schematische Darstellung der prinzipiellen Funktionsweise eines Ultraschallmikroskops für die Aufnahme des Schallpulses von der Probe; 2 a schematic representation of the basic operation of an ultrasonic microscope for recording the sound pulse from the sample;

3 eine schematische Darstellung des Scanverlaufs über einer Probenfläche; 3 a schematic representation of the scan profile over a sample surface;

4 eine Prinzipdarstellung der Anwendung der akustischen Bildanalyse und die Detektion der möglichen Störungen in oder auf einer Probe; 4 a schematic diagram of the application of acoustic image analysis and the detection of possible interference in or on a sample;

5 eine Prinzipdarstellung eines Scanners mit zwei Transducern; 5 a schematic diagram of a scanner with two transducers;

6 eine Prinzipdarstellung eines Scanners mit einer Vielzahl von Transducern; und 6 a schematic diagram of a scanner with a plurality of transducers; and

7 eine Prinzipdarstellung einer Verfahreinheit für den Scanner mit einer Vielzahl von Transducern. 7 a schematic representation of a track for the scanner with a variety of transducers.

1 zeigt eine schematische Darstellung der prinzipiellen Funktionsweise eines Ultraschallmikroskops 1 für die Übertragung eines Schallpulses 6 auf eine Probe 2. Das Ultraschallmikroskop 1 arbeitet im akustischen Rastermikroskop-Verfahren nach dem Impuls-Echo-Verfahren. Das Ultraschallmikroskop 1 ist mit einem speziellen Objektiv versehen, das kurze akustische Pulse von hoher Durchgangsrate produziert, überträgt und empfängt. Die im Objektiv-Mittelstück 3 vorgesehenen Linsen (nicht dargestellt) wandeln hohe Frequenzen elektromagnetischer Schwingungen um, welche als planes paralleles Wellenfeld in der Linse verarbeitet werden. 1 shows a schematic representation of the basic operation of an ultrasonic microscope 1 for the transmission of a sound pulse 6 on a sample 2 , The ultrasound microscope 1 works in the acoustic scanning microscope method according to the pulse-echo method. The ultrasound microscope 1 is equipped with a special lens that produces, transmits and receives short high-speed acoustic pulses. The lens centerpiece 3 provided lenses (not shown) convert high frequencies of electromagnetic oscillations, which are processed as a plane parallel wave field in the lens.

Ein Transducer 4 transformiert die von einem Schallgenerator 8 gelieferten Schallpulse 6 in elektromagnetische Pulse, welche als Pixel mit definierten Grauwerten dargestellt werden. Um ein Bild herzustellen, tastet das akustische Objektiv die Probe 2 Linie für Linie ab. Der Transducer 4 mit guten Fokussierungseigenschaften in der Achse 5 kann sowohl für das Übersenden als auch das Empfangen des Signals genutzt werden. Das Bild wird so durch Scannen des Transducers mechanisch über die Probe erzeugt.A transducer 4 transforms the sound generator 8th supplied sound pulses 6 in electromagnetic pulses, which are represented as pixels with defined gray values. To make an image, the acoustic lens scans the sample 2 Line by line. The transducer 4 with good focusing properties in the axis 5 can be used both for transmitting and receiving the signal. The image is thus generated mechanically by scanning the transducer over the sample.

2 stellt eine schematische Darstellung der prinzipiellen Funktionsweise des Ultraschallmikroskops 1 für die Aufnahme des Schallpulses 6 von der Probe 2 dar. Die vom Transducer 4 empfangenen und von der Probe 2 rückgestrahlten Schallwellen 40 (siehe 4) werden zu einem A/D-Wandler 10 geleitet. Dabei ist ein Schalter 11 vorgesehen, der abwechselnd Schallwellen vom Schallgenerator 8 zur Probe 2 leitet und von der Probe 2 zum A/D-Wandler 10 leitet. Die Schallwellen können dabei von der Oberfläche der Probe oder von einem Element 7 im Innern der Probe 2 reflektiert oder zurückgestreut werden. 2 provides a schematic representation of the basic operation of the ultrasonic microscope 1 for recording the sound pulse 6 from the sample 2 The Transducer 4 received and from the sample 2 re-radiated sound waves 40 (please refer 4 ) become an A / D converter 10 directed. There is a switch 11 provided, which alternately sound waves from the sound generator 8th for trial 2 directs and from the sample 2 to the A / D converter 10 passes. The sound waves may be from the surface of the sample or from an element 7 inside the sample 2 reflected or scattered back.

3 zeigt eine schematische Darstellung des Scanverlaufs über einer Probenfläche 20 der Probe 2. Das mechanische Abscannen der Probe geschieht in Form eines Mäanders 21. Die Dauer zur Durchführung eines Scans einer Probe 2 ist von der zu scannenden Probenfläche 20 abhängig. Ferner ist die Dauer von der Scanrate und der gewählten Bildauflösung abhängig. Für eine vorgegebene Ablenkung eines akustischen Objektivs bei 50Hz und 512 Pixel pro Zeile dauert es über 10 Sekunden, um ein Bild von 512 × 512 Pixel zu erzeugen. 3 shows a schematic representation of the scan profile over a sample surface 20 the sample 2 , The mechanical scanning of the sample takes place in the form of a meander 21 , The duration to Perform a scan of a sample 2 is from the sample surface to be scanned 20 dependent. Furthermore, the duration depends on the scan rate and the selected image resolution. For a given acoustic lens deflection at 50Hz and 512 pixels per line, it takes about 10 seconds to produce a 512x512 pixel image.

4 stellt eine Prinzipdarstellung der Anwendung der akustischen Bildanalyse und die Detektion der möglichen Störungen in oder auf einer Probe 2 dar. In vielen Anwendungen des akustischen Rastermikroskops wurde das Mikroskop verwendet, um Bilder auch vom Innern einer lichtundurchlässigen Probe 2 zu erhalten. In solchen Fällen werden Frequenzen von 10–400 MHz benutzt, um eine größere Penetranz der Schallwellen 40 zu erhalten. 4 provides a schematic representation of the application of acoustic image analysis and the detection of possible interference in or on a sample 2 In many applications of the scanning acoustic microscope, the microscope has been used to scan images also from inside an opaque sample 2 to obtain. In such cases, frequencies of 10-400 MHz are used to increase penetrance of sound waves 40 to obtain.

Bei starren Proben, wie z.B. den meisten Metallen, Halbleitern und Keramiken, können für den Kontrast die Rayleigh-Wellen an der Oberfläche eine dominante Rolle spielen. Sind die zu untersuchenden Proben anisotropisch, dann wird es von der Oberflächenorientierung und der Richtung der Ausbreitung darin abhängig sein. Die in oder auf der Probe vorhandenen Elemente können z.B. Risse 30, Maserungen, Texturen oder Grenzstrukturen 31 auf der Oberfläche, Ablösungen 32 zwischen zwei Schichten im Inneren der Probe 2, Perlen oder Blasen 33 und/oder Partikel 34 sein.For rigid samples, such as most metals, semiconductors, and ceramics, surface Rayleigh waves can play a dominant role in contrast. If the samples to be tested are anisotropic, then it will depend on the surface orientation and the direction of propagation therein. The elements present in or on the sample can eg cracks 30 , Grains, textures or boundary structures 31 on the surface, detachments 32 between two layers inside the sample 2 , Pearls or bubbles 33 and / or particles 34 be.

Zur Bestimmung der Materialeigenschaften ist die Evaluierung der Amplitude (Grauwert) aus dem Echosignal erforderlich. Ein Impedanzwert ist jedem Grauwert zugeordnet. Ein Reflexionskoeffizient wird aus dem zugeordneten Impedanzwert und dem Impedanzwert des gekoppelten Mediums kalkuliert. Die korrespondierende akustische Impedanz kann kalkuliert werden.to Determination of material properties is the evaluation of the amplitude (Gray value) from the echo signal required. An impedance value is assigned to each gray value. A reflection coefficient is calculated from the associated impedance value and the impedance value of the coupled medium calculated. The corresponding acoustic impedance can be calculated become.

5 ist eine Prinzipdarstellung eines Scanners mit einem ersten und einem zweiten Transducer 50 und 51. Die Transducer 50, 51 sind über der Oberfläche 20 der Probe 2 angeordnet. Die Transducer 50, 51 werden entsprechend der in 3 dargestellten Art und Weise über der Probe 2 verfahren. Zeitlich parallel erfolgt mindestens eine doppelte Abrasterung von unterschiedlichen Probenstellen der Probe 2, wobei die unterschiedlichen Probenstellen von jeweils dem Transducer 50 bzw. dem zweiten Transducer 51 (akustisches Objektiv) mit akustischen Signalen aus dem Schallgenerator 8 bestrahlt werden. Mit einer Verfahreinheit 70 (siehe 7) werden die beiden Transducer 50, 51 in einer X/Y-Ebene über der zu scannenden Probenfläche 20 verfahren. Die von dem mindestens einen Element in der Probe 2 an den unterschiedlichen Probenstellen, die durch Verfahren der Transducer 50, 51 angefahren werden, hindurch gelassenen und/oder reflektierten akustischen Signale werden durch eine piezoelektrische Wandlerschicht 56 des jeweiligen Transducers 50, 51 detektiert. Die jeweiligen Transducer 50, 51 werden derart verstellt, dass die Transducer 50, 51 ein Signalmaximum der vom Element 7 hindurch gelassenen und/oder reflektierten akustischen Signale registrieren. Die Probe 2 wird Pixel für Pixel und Zeile für Zeile abgescannt. Die Art des Scannens ist bereits in 3 dargestellt. Zum Einstellen des Signalmaximums der vom Element 7 hindurch gelassenen und/oder reflektierten akustischen Signale werden die mindestens zwei Transducer 50, 51 in Z-Richtung verstellt. Hierzu ist jeder Transducer 50, 51 mit einem motorischen Antrieb 52 versehen, der die entsprechende Verstellung vornimmt. Die Transducer 50, 51 können mit dem motorischen Antrieb 52 unabhängig voneinander verstellt werden. Die erhaltenen Daten des zu detektierenden Elements werden als Bild auf einem Display 54 dargestellt. Zur Datenauswertung und Bilddarstellung ist ein Computer 55 vorgesehen. Ein Transducer 50 ist ein Master-Transducer und der andere oder die anderen Transducer 51 ist/sind ein Slave-Transducer. 5 is a schematic diagram of a scanner with a first and a second transducer 50 and 51 , The transducers 50 . 51 are above the surface 20 the sample 2 arranged. The transducers 50 . 51 be according to the in 3 shown way above the sample 2 method. Parallel to the time, at least one double scan of different sample sites of the sample takes place 2 , wherein the different sample sites of each of the transducer 50 or the second transducer 51 (acoustic lens) with acoustic signals from the sound generator 8th be irradiated. With a moving part 70 (please refer 7 ) become the two transducers 50 . 51 in an X / Y plane over the sample surface to be scanned 20 method. That of the at least one element in the sample 2 at the different sample sites by transducers 50 . 51 be approached, transmitted and / or reflected acoustic signals are passed through a piezoelectric transducer layer 56 of the respective transducer 50 . 51 detected. The respective transducers 50 . 51 are adjusted so that the transducers 50 . 51 a signal maximum of the element 7 register through and / or reflected acoustic signals. The sample 2 is scanned pixel by pixel and line by line. The type of scanning is already in 3 shown. To set the signal maximum of the element 7 transmitted and / or reflected acoustic signals become the at least two transducers 50 . 51 adjusted in Z direction. This is every transducer 50 . 51 with a motor drive 52 provided, which makes the appropriate adjustment. The transducers 50 . 51 can with the motor drive 52 be adjusted independently. The obtained data of the element to be detected are displayed as an image on a display 54 shown. For data analysis and image display is a computer 55 intended. A transducer 50 is a master transducer and the other or the other transducers 51 is / are a slave transducer.

6 ist eine Prinzipdarstellung eines Scanners mit einer Vielzahl von Transducern 60, 61, 62 und 63. Wie bereits in 5 beschrieben ist, wird die Probe 2 mäanderförmig abgescannt. Die Transducer 60, 61, 62 und 63 werden entsprechend der in 6 dargestellten Bahnkurven 64, 65, 66 und 67 über die Probe geführt. Die Bahnkurven 64, 65, 66 und 67 sind mit Pfeilen und gestrichelt dargestellt. 6 is a schematic diagram of a scanner with a variety of transducers 60 . 61 . 62 and 63 , As already in 5 described is the sample 2 Scanned meandering. The transducers 60 . 61 . 62 and 63 be according to the in 6 illustrated trajectories 64 . 65 . 66 and 67 passed over the sample. The trajectories 64 . 65 . 66 and 67 are shown with arrows and dashed lines.

7 ist eine Prinzipdarstellung einer Verfahreinheit 70 für den Scanner mit einer Vielzahl von Transducern. Mit der Verfahreinheit 70 werden die Transducer in der X-Richtung X und der Y-Richtung Y verfahren. Die Verfahreinheit 70 umfasst einen ersten Linearmotor 71 und einen zweiten Linearmotor 72. Der erste Linearmotor 71 sorgt für eine Bewegung in X-Richtung X und der zweite Linearmotor 72 sorgt für eine Bewegung in Y-Richtung Y. Die Bewegung in Y-Richtung ist durch mindestens zwei Schienen 73a und 73b geführt. Die Bewegung in X-Richtung ist ebenfalls durch zwei Schienen 74a und 74b geführt. Die Lagerung der Verfahreinheit 70 wird durch mehrere Luftlager 75 erreicht. Ferner kann die Verfahreinheit 70 um die drei Raumrichtungen X, Y und Z geschwenkt werden. Die Pfeile 76, 77 und 78 zeigen die Schwenkrichtung an. 7 is a schematic representation of a track 70 for the scanner with a variety of transducers. With the track 70 the transducers are moved in the X-direction X and the Y-direction Y. The trajectory 70 includes a first linear motor 71 and a second linear motor 72 , The first linear motor 71 ensures a movement in X-direction X and the second linear motor 72 provides movement in the Y direction Y. The movement in the Y direction is through at least two rails 73a and 73b guided. The movement in the X direction is also by two rails 74a and 74b guided. The storage of the track 70 gets through several air bearings 75 reached. Furthermore, the track unit 70 be pivoted around the three spatial directions X, Y and Z. The arrows 76 . 77 and 78 indicate the swing direction.

Eine Ausführungsform des akustischen Scanningmikroskops umfasst einen hochauflösenden Linear-Servo-Scanner, der in X-Richtung X und in Y-Richtung Y eine Reichweite (travel range) von bis zu 400 mm bei der Verwendung von Luftlagern besitzt. Die Geschwindigkeit des Scanvorgangs ist 1 m/sec. Die Beschleunigung der Verfahreinheit 70 kann bis zu 10 m/sec2 betragen.One embodiment of the acoustic scanning microscope comprises a high-resolution linear servo scanner which has a travel range of up to 400 mm in the X direction X and in the Y direction Y when using air bearings. The speed of the scan is 1 m / sec. The acceleration of the track 70 can be up to 10 m / sec 2 .

Bei dem erfindungsgemäßen Scan-System mit den zwei Transducern (siehe 5) erhält man ein 2 × 500 MHz rf-Interface für Transducer bis 400 MHz. Die Transducer werden mit einer luftgelagerten Verfahreinheit 70 bewegt. Dabei erreicht man eine minimale Scan-Breite von 250 μm auf 250 μm und eine maximale Scan-Breite von 320 mm auf 320 mm. Die Geschwindigkeit des Scanvorgangs ist 1 m/sec. Die Beschleunigung der Verfahreinheit 70 kann bis zu 10 m/sec2 betragen. Die Wiederholbarkeit beträgt +/– 0,1 μm. Ferner ist eine hochauflösende Elektronik realisiert, so dass eine Auflösung von 15 nm erzielt wird. Der motorische Antrieb in Z-Richtung Z eines jeden Transducers, der als Auto-Fokus-System dient, stellt somit auf einen konstanten Signalpegel ein.In the scan system according to the invention with the two transducers (see 5 ) gives a 2 × 500 MHz rf interface for transducers up to 400 MHz. The transducers are equipped with an air bearing track 70 emotional. It achieves a minimum scan width of 250 μm to 250 μm and a maximum scan width of 320 mm to 320 mm. The speed of the scan is 1 m / sec. The acceleration of the track 70 can be up to 10 m / sec 2 . The repeatability is +/- 0.1 μm. Furthermore, a high-resolution electronics is realized, so that a resolution of 15 nm is achieved. The motor drive in the Z direction Z of each transducer, which serves as an auto-focus system, thus sets to a constant signal level.

Der Computer ist eine PC-Workstation mit Windows 2000 Professional oder XP. Die erreichte Bildauflösung beträgt 4096 × 4096 Pixel.Of the Computer is a PC workstation with Windows 2000 Professional or XP. The achieved image resolution is 4096 × 4096 Pixel.

Claims (14)

Verfahren zur akustischen Rastermikroskopie gekennzeichnet durch die folgenden Schritte, dass: • zeitlich parallel mindestens eine doppelte Abrasterung von unterschiedlichen Probenstellen einer Probe erfolgt, wobei die unterschiedlichen Probenstellen von jeweils einem Transducer oder akustischen Objektiv mit akustischen Signalen bestrahlt werden; • die von mindestens einem Element in der Probe an den unterschiedlichen Probenstellen hindurch gelassenen und/oder reflektierten akustischen Signale durch eine piezoelektrische Wandlerschicht des jeweiligen Transducers detektiert werden; • durch einen AD-Wandler die akustischen Signale demoduliert werden; • die jeweiligen Transducer derart verstellt werden, dass die Transducer ein Signalmaximum der vom Element hindurch gelassenen und/oder reflektierten akustischen Signale registrieren; und • die so erhaltenen Daten bezüglich des zu detektierenden Elements simultan aufgezeichnet werden.A method for acoustic scanning microscopy characterized through the following steps that: At least parallel in time a double scan of different sample sites of a Sample is taken, with the different sample sites of each a transducer or acoustic lens with acoustic signals be irradiated; • the of at least one element in the sample at the different Sample points let through and / or reflected acoustic Signals through a piezoelectric transducer layer of the respective Transducers are detected; • through an AD converter the acoustic signals are demodulated; • the respective transducers be adjusted so that the transducer has a maximum signal of the transmitted by the element and / or reflected acoustic Register signals; and • the data obtained in this way of the element to be detected are recorded simultaneously. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mit mindestens zwei Transducern die Probe in X-Y-Richtung abgescannt wird.Method according to claim 1, characterized in that that at least two transducers scanned the sample in the X-Y direction becomes. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Probe Pixel für Pixel und Zeile für Zeile abgescannt wird.Method according to claim 2, characterized in that that the sample pixels for Pixel and line by line is scanned. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zum Einstellen des Signalmaximums der vom Element hindurch gelassenen und/oder reflektierten akustischen Signale die mindestens zwei Transducer in Z-Richtung verstellt werden.Method according to claim 1, characterized in that that for adjusting the signal maximum that of the element left and / or reflected acoustic signals that at least two transducers are adjusted in the Z direction. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstellung der mindestens zwei Transducer unabhängig voneinander über einen motorischen Antrieb in Z-Richtung erfolgt.Method according to claim 4, characterized in that that the adjustment of the at least two transducers independently of one another motor drive in Z-direction takes place. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die erhaltenen Daten des zu detektierenden Elements als Bild auf einem Display dargestellt werden.Method according to one of claims 1 to 5, characterized that the obtained data of the element to be detected as an image be displayed on a display. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das zu detektierende Element eine Schicht in der Probe ist.Method according to one of claims 1 to 6, characterized the element to be detected is a layer in the sample. Vorrichtung zur akustischen Rastermikroskopie, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Transducer auf einer Verfahreinheit in Wirkstellung zu einer Probe angeordnet sind, wobei die Verfahreinheit die mindestens zwei Transducer in einer Ebene verfährt, und dass Mittel vorgesehen sind, die die mindestens zwei Transducer unabhängig voneinander in einer Richtung senkrecht zu der Ebene verstellen.Apparatus for acoustic scanning microscopy, characterized characterized in that at least two transducers on a track are arranged in operative position to a sample, wherein the moving unit the at least two transducers move in one plane, and that means are provided, which are the at least two transducers independently from one another in a direction perpendicular to the plane. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Verfahreinheit die mindestens zwei Transducer in X-Y-Richtung verfährt.Device according to claim 8, characterized in that that the moving unit has the at least two transducers in the X-Y direction moves. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum Verstellen der mindestens zwei Transducer unabhängig voneinander in Z-Richtung verstellen.Device according to claim 9, characterized in that that means for adjusting the at least two transducers independently adjust in Z-direction. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum Verstellen der mindestens zwei Transducer unabhängig voneinander einen motorischen Antrieb umfassen.Device according to claim 8, characterized in that in that the means for adjusting the at least two transducers independently of one another include motor drive. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens zwei Transducer simultan Signale registrieren.Device according to one of claims 8 to 11, characterized the at least two transducers simultaneously register signals. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass ein Transducer ein Master-Transducer ist und die anderen Transducer Slave-Transducer sind.Device according to one of claims 8 to 12, characterized one transducer is a master transducer and the other transducers Slave transducers are. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Transducer vorgesehen sind.Device according to claim 13, characterized in that that two transducers are provided.
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